DE102006012461B4 - Method for determining the dynamic behavior of an exhaust gas probe - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Bestimmung des dynamischen Verhaltens einer Abgassonde (201) zur Regelung von Verbrennungsprozessen, insbesondere einer Lambda-Sonde für Verbrennungskraftmaschinen, gekennzeichnet durch folgende Schritte:- die Abgassonde (201) wird mit einem Stromimpuls (I) beaufschlagt;- es wird der zeitliche Verlauf des aufgrund dieses Stromimpulses (I) über der Abgassonde (201) abfallenden Spannungsimpulses (U) erfasst;- es wird wenigstens eine auf dem zeitlichen Verlauf des Spannungsimpulses (U) basierende Größe bestimmt, die als Maß für die Dynamik der Sonde (201) verwendet wird.A method for determining the dynamic behavior of an exhaust gas probe (201) for controlling combustion processes, in particular a lambda probe for internal combustion engines, characterized by the following steps: - the exhaust gas probe (201) is subjected to a current pulse (I), - it is the time course the voltage pulse (U) falling across the exhaust gas probe (201) due to this current pulse (I) is detected, - at least one quantity based on the time profile of the voltage pulse (U) is determined, which measures the dynamics of the probe (201) becomes.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.The invention is based on a method according to the preamble of the independent claims.
Aus der
Von der amerikanischen Umweltbehörde CARB wird auch die Überwachung der sogenannten „response rate“ für derartige Sonden gefordert. Es existiert nun keine exakte Dynamikdiagnose, die mit dem Abgasemissionsgrenzwert korreliert. Aus diesem Grunde werden Dynamikersatzprüfungen vorgenommen, bei denen die Sonden vorzugsweise im Schubbetrieb beobachtet werden. Die Genauigkeit dieser Ersatzverfahren ist wegen der sich ändernden katalytischen Aktivität der in Strömungsrichtung der Abgase vor den Sonden angeordneten Katalysatoren nicht ausreichend für die geforderte Dynamikdiagnose im Zusammenhang mit der On-Board-Diagnose (OBD).The US Environmental Protection Agency (CARB) also calls for the monitoring of the response rate for such probes. There is now no exact dynamic diagnosis that correlates with the exhaust emission limit. For this reason, dynamic replacement tests are carried out in which the probes are preferably observed in overrun mode. The accuracy of these replacement methods is not sufficient for the required dynamic diagnosis in connection with the on-board diagnosis (OBD) because of the changing catalytic activity of the catalysts arranged in front of the probes in the flow direction of the exhaust gases.
In der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche hat demgegenüber den Vorteil, dass ohne zusätzlichen Hardware-Aufwand eine deutlich verbesserte Dynamikdiagnose für On-Board-Diagnosen (OBD) ermöglicht wird. Grundidee der Erfindung ist es, den zeitlichen Verlauf des Spannungsimpulses, der sich durch Beaufschlagung der Sonde mit einem Stromimpuls einstellt, auszuwerten und aufgrund wenigstens einer auf dem zeitlichen Verlauf des Spannungsimpulses basierenden Größe auf das dynamische Verhalten der Abgassonde zu schließen. Die Erfindung macht sich hierbei die empirisch gefundene Erkenntnis zunutze, dass der zeitliche Verlauf des Spannungsimpulses das dynamische Verhalten der Sonde widerspiegelt.The inventive method with the features of the independent claims has the advantage that without additional hardware effort a significantly improved dynamic diagnostics for on-board diagnostics (OBD) is possible. The basic idea of the invention is to evaluate the time profile of the voltage pulse, which is established by applying a current pulse to the probe, and to deduce the dynamic behavior of the exhaust gas probe on the basis of at least one variable based on the time profile of the voltage pulse. The invention makes use of the empirically found finding that the time course of the voltage pulse reflects the dynamic behavior of the probe.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Verbesserungen des in dem unabhängigen Anspruch angegebenen Verfahrens möglich.The measures listed in the dependent claims advantageous embodiments, developments and improvements of the method specified in the independent claim are possible.
Besonders vorteilhaft ist es, den Innenwiderstand der die Abgassonde bildenden Nernst-Zelle zu bestimmen. Das dynamische Verhalten derartiger, auch als Zweipunktsonden bezeichneten Abgassonden hängt nämlich insbesondere von der Temperatur der Nernst-Zelle und von dem Leitwert der verwendeten Elektroden ab. Durch Bestimmung des Innenwiderstands der Abgassonde werden beide Einflussgrößen gemessen. Der gemessene Innenwiderstand ist demnach ein Maß für die Dynamik der Sonde.It is particularly advantageous to determine the internal resistance of the Nernst cell forming the exhaust gas probe. The dynamic behavior of such exhaust gas probes, which are also referred to as two-point probes, depends in particular on the temperature of the Nernst cell and on the conductance of the electrodes used. By determining the internal resistance of the exhaust gas probe, both parameters are measured. The measured internal resistance is therefore a measure of the dynamics of the probe.
Bei weiteren vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung wird als die auf dem zeitlichen Verlauf der Spannungsgröße basierende Größe eine oder mehrere der folgenden Größen herangezogen: das Zeitintegral des Spannungsimpulses in einem vorgebbaren Zeitintervall, die Amplitude des Spannungsimpulses, die Abklingkonstante des Spannungsimpulses. Diese Ausführungsform erlaubt in besonders vorteilhafter Weise die Bestimmung der Sonden-Dynamik über Polarisationseffekte der Sonde, die durch den Stromimpuls erzeugt werden.In further advantageous embodiments of the invention, one or more of the following variables are used as the quantity based on the time profile of the voltage magnitude: the time integral of the voltage pulse in a predefinable time interval, the amplitude of the voltage pulse, the decay constant of the voltage pulse. This embodiment allows in a particularly advantageous manner, the determination of the probe dynamics on polarization effects of the probe, which are generated by the current pulse.
Sofern zusätzlich eine Erfassung der Heizleistung einer Sondenheizung überwacht wird, beispielsweise durch Erfassung des Heizerwiderstands, kann darüber hinaus unterschieden werden, ob eine Heizleistungsminderung vorliegt, oder ob sich das dynamische Verhalten der Sonde verändert hat. Das dynamische Verhalten der Sonde wird nämlich auch durch die Temperatur der Sonde wesentlich beeinflusst. Im Falle einer defekten Sondenheizung kann so nicht ohne weiteres auf das dynamische Verhalten der Sonde geschlossen werden.In addition, if a detection of the heating power of a probe heater is monitored, for example by detecting the heater resistance, it can also be distinguished whether there is a reduction in heating power, or whether the dynamic behavior of the probe has changed. The dynamic behavior of the probe is significantly influenced by the temperature of the probe. In the case of a defective probe heater, it is not possible to deduce the dynamic behavior of the probe without further ado.
Figurenlistelist of figures
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.
Es zeigen:
-
1 eine Abgassonde, bei der das erfindungsgemäße Verfahren zur Anwendung kommt; -
2 schematisch eine Schaltungsanordnung zur Erfassung des zeitlichen Verlaufs eines Spannungsimpulses, der aufgrund der Beaufschlagung der Abgassonde mit einem Stromimpuls entsteht, und -
3 die zeitlichen Verläufe des Stromimpulses, mit dem die Abgassonde beaufschlagt wird, und des sich einstellenden Spannungsimpulses zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
1 an exhaust gas probe, in which the inventive method is used; -
2 schematically a circuit arrangement for detecting the time course of a voltage pulse, which arises due to the application of the exhaust gas probe with a current pulse, and -
3 the time profiles of the current pulse, with which the exhaust gas probe is acted upon, and of the self-adjusting voltage pulse for explaining the method according to the invention.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
In
Das Verfahren zur Bestimmung der dynamischen Eigenschaften der sogenannten response rate einer derartigen Sonde
Grundidee der Erfindung ist es, aufgrund dieses zeitlichen Spannungsverlaufs eine Größe zu bestimmen, die ein Maß für das Dynamikverhalten der Abgassonde
Der Innenwiderstand bildet eine die Sondendynamik charakterisierende Größe, wobei ein kleiner Innenwiderstand auf eine große Dynamik und umgekehrt ein großer Innenwiderstand auf eine kleine Dynamik schließen lassen. Dynamik bedeutet hierbei das Antwortverhalten der Sonde. Große Dynamik bedeutet ein sehr schnelles Antwortverhalten, kleine Dynamik in entsprechender Weise ein langsames oder verzögertes Antwortverhalten. Für den Einsatz in beispielsweise einem Automobil mit Verbrennungskraftmaschine ist ein sehr schnelles Antwortverhalten wünschenswert. Insbesondere müssen Sonden erkannt werden, welche ein nicht mehr akzeptables Antwortverhalten aufweisen. Derartige Sonden weisen eine (nicht dargestellte) Sondenheizung auf. Falls eine Überwachung dieser Sondenheizung, beispielsweise durch Überwachung des Heizerwiderstandes erfolgt, um eine Heizleistungsminderung festzustellen und damit einen Ausfall der Sonde, kann durch gleichzeitige Heizerwiderstandsmessung und Innenwiderstandsmessung der Sonde festgestellt werden, ob lediglich eine Heizleistungsminderung vorliegt und insoweit sich das Antwortverhalten der Sonde verschlechtert, oder ob sich das dynamische Verhalten der Sonde, beispielsweise aufgrund von Alterungseffekten verschlechtert hat.The internal resistance forms a characterizing the Sondendynamik size, with a small internal resistance to close a large dynamics and vice versa a large internal resistance to a small dynamics. Dynamics here means the response of the probe. Great dynamics means a very fast response, small dynamics correspondingly a slow or delayed response. For use in, for example, an automobile with an internal combustion engine, a very fast response is desirable. In particular, probes must be recognized which have an unacceptable response behavior. Such probes have a probe heater (not shown). If a monitoring of this probe heating, for example, by monitoring the heater resistance to determine a reduction in heating performance and thus a failure of the probe, can be determined by simultaneous Heizerwiderstandsmessung and internal resistance measurement of the probe, if there is only a reduction in heating performance and as far as the response of the probe deteriorates, or whether the dynamic behavior of the probe has deteriorated, for example due to aging effects.
Neben dem Innenwiderstand als Kenngröße für das dynamische Verhalten der Sonde kann alternativ oder zusätzlich die Dynamik auch über Polarisationseffekte der Sonde ermittelt werden. Die Sondenspannung Us zeigt zunächst nach Anlegen des Messimpulses Ip ein ohm'sches Verhalten in Form eines Spannungssprungs und danach ein mit einer e-Funktion ansteigendes, kapazitives Verhalten, um nach Abschalten des Messimpulses wieder in Form eines abfallenden Sprunges abzusinken und danach abzuklingen, wie es anhand der Abklingkurven
Das vorstehende Verfahren kann beispielsweise als Computerprogramm ausgeführt werden, wobei der Programmcode auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist. Das Computerprogramm kann im Steuergerät
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